新型温拌添加剂对沥青性能影响的研究

材料与武验- SHANGHAI HIGHWAYS新型温拌添加剂对沥青性能影响的研究邓国民，闫国杰，赫振华，李交， 夏庆宇(上海浦东路桥建设股份有限公司上海 201210)商要: Sasobit温拌技术是目前发展最为成熟、应用最广的温拌技术之一,但该技术不仅经济成本高,而且一直被国外所垄断。在国内,温拌添加剂研究与开发也很多,可是性价比普遍偏低,研发的温拌添加剂与Sasobit温拌添加剂对沥青降黏效果和其它性能影响的比较研究报道更是少之又少。因此,首次比较研究了由有机添加剂OMD、塑料再生蜡ROW和无机稳定剂ISD三种成分自主合成的一种新型沥青温拌添加剂0CAA与Sasobit温拌剂对基质沥青、成品改性沥青的黏度效果和常规性能影响情况,发现该温拌添加剂对沥青的降黏效果和常规性能影响不仅与Sasobit温拌剂相近,部分性能甚至更优,更具市场竞争力。关键词:温拌添加剂;Sasobit;降黏0引言热拌沥青混合料,它就是温拌沥青混合料[2](Warm自从沥青应用于道路以来,已经发展成熟的沥青Mix Asphalt, WMA)。混合料主要为热拌沥青混合料(Hot Mix Asphalt,作为主要温拌技术之-的温拌添加剂技术因其制HMA)。HMA以其拌和、铺装操作简单易行等特点备工艺,简单、不需特殊设备等优点而备受人们的关成为目前应用最为广泛的混合料技术形式。然而在热注。目前主要的添加剂温拌技术或相关的产品有Sa-拌沥青混合料的拌和与铺装过程中出现能源、安全、环sobit FT[8] 硬蜡、Asphaltan - B、 Licomont BS100 或境、品质等诸多问题。Subit、UBM等。这些添加剂降黏效果明显,但价格(1)高能耗。热拌沥青混合料的拌和与铺装温度高、设备繁琐,且相关技术-直为国外所垄断。国内温高。拌和温度一般在15 C以上(改性沥青17 C以拌剂研究与开发也很多,但性价比低,从经济和技术上上),碾压温度在14 C以上(改性沥青15 C以上),因很大程度的制约了国内沥青温拌技术课题的研究与项而需要消耗大量的能源原料。德国研究数据表明,每目开发、推广和应用,因而高性价比温拌沥青添加剂的生产1 ton热拌沥青混合料需消耗8 L燃料油。研究和开发势在必行;再者自主研发的温拌添加剂与(2)高排放。生产和使用沥青混合料的过程中排Sasobit温拌添加剂对沥青性能影响的比较研究报道放出大量CO2.CO、NO等主要温室气体或有害气体。更是少之又少。不仅污染环境,还危害人类健康。我国的测试数据表我们用有机添加剂OMD、塑料再生蜡ROW和无明,在生产和铺装过程中热拌沥青混合料排放出机稳定剂(ISD)三种成分合成了新型沥青温拌剂2.6 mg/m2的二氧化碳(CO2),104 mg/m2的一氧化OCAA.本论文首次比较研究了OCAA与现有的成碳(CO),151mg/m'的氮氧化物(NOx),以及熟的Sasobit温拌技术对基质和改性沥青的降黏效果5.6 mg/m'的烟尘等废气体[1]。以及常规性能(软化点、针入度、延度)等性能的影响，(3)易老化。由于拌和与铺装操作温度过高,且从来验证OCAA性价比高的特点,期望打破国外温拌技拌和到铺装过程时间跨度大,因而长时间高温曝露在:术的垄断。空气中的沥青容易老化，进而影响混合料的性能与品质。1材料特征可以说,使用热拌沥青混合料产生了环境破坏、能本文选用的70号基质沥青由壳牌中国有限公司源浪费和人的生存圈缩小等诸多负面影响，与我国发提供,成品SBS改性沥青由中国海洋石油总公司提展绿色可持续道路是背道而驰的。因此,十分有必要开发一种“绿色环保经济型”的新型沥青混合料来取代供,两者的性能中国煤化工塑料制备的有机蜡(ROW)、MHCNMHG稳定剂(ISD)收稿日期:2011-08-19三种组分合成的新型温拌剂(OCAA)通过双螺杆挤出No42011上渴么跪51.SHANGHAI HIGHWAYS机挤出.造粒,OCAA相关性能指标和外观分别见表然而OCAA温拌剂降黏能力几乎可以与Sasobit相媲2、图1。Sasobit温拌添加剂为乳白色颗粒,由重庆中美。图2是经这两种温拌剂改性后的基质沥青在交科技股份有限公司提供。10~15 C之间的黏度曲线图。从图可见,OCAA与Sasobit对基质沥青的降黏能力基本接近，而在表1壳牌70号沥青与成品SBS改性沥青的技术参数10~11 C之间,OCAA的降黏效果甚至更好。项目.壳牌70号基质沥青成品SBS改性沥青300软化点/C49.177.525 C针入度/0. 1 mm63. 153.62500- OCAASsobit 」延度/cm30. 127.3.200135 C布鲁克菲尔493. 52 030德运动粘度/MPa.s1000表2OCAA性能指标性能指标熔点/C平均分子量温拌剂981061 100130温度/C圈2 OCAA 与Sasobit温拌基质沥青黏温曲线3.1.2常规性 能OCAA改性基质沥青后,沥青的高低温性能均得到有效改善,尤其是低温性能显著提高。而Sasobit仅仅改善沥青的热稳定性,但是却一-定程度降低了基质沥青得低温稳定性。据表4可知,一方面,基质沥青经Sasobit温拌剂改性后,软化点大幅度提高,而针人度和延度降低,低温性能衰减。这种现象出现的原因是由于Sasobit结晶度高,在较高温度晶体结构稳定,而團1有机复合温拌剂在低温时遭到破坏或成为应力集中点,从而导致软化2温拌工艺点高,延度小,低温性能衰减。另-方面,经OCAA温将70号基质沥青和SBS改性沥青分别加热到拌剂改性的基质沥青不仅软化点变大,高温稳定性提14 C和16 C,然后向两者中分别加入掺量为3%的高,而且其延度不仅没有衰减,反而显著增大。Sasobit和4%的OCAA。在温度不变的条件下，以表4基质沥青三大指标200r/min的转速机械搅拌25min,制备得到温拌沥青结合料。温拌工艺具体参数见表3。顺目软化点针人度延度. /1c| /25 C,0.1 mm/1 C,0.1 cm表3温拌工艺参数壳牌70号基质沥青49. 0563. 1030.63掺人沥青温度/CSasobit 改收性基质沥青 69.7547.3027.15掺量搅拌速度时间项目壳牌70号成品改0CAA改性基质沥青51. 8069. 7743. 61/%| /r. min-/ min沥青性沥青Sasobit1603.2温拌SBS改性沥青性能对比2002:3.2.1黏温 性能OCAA在研究了OCAA和Sasobit温拌剂对基质沥青降3沥青性能 影响对比分析黏效果后,我们进一步研究它们对SBS改性沥青的降3.1温拌基 质沥青性能对比黏效果中国煤化工3.上可以发现温度大3.1.1黏温性能于115MYHCNMHGtSBS改性沥青降黏Sasobit是一种温拌降黏效果十分显著的温拌剂，的能力基本相当。Sasobit降黏能力略强,但在应用过52上渴么路No.4 2011材料与试验- SHANGHAI HIGHWAYS程中不影响对这两种温拌剂的选择。Sasobit对SBS改性沥青性能的影响结果是一致，即沥8500青高低温性能均得到改善,影响幅度相近。8000 E7000上6 500[4结语6000。5500E通过比较研究OCAA和Sasobit这两种温拌剂对壳牌70号基质沥青和SBS改性沥青的常规性能以及器4000"黏温性能的影响情况,得出以下结论:300(1)无论对于基质沥青还是SBS改性沥青，2500E1S00 EOCAA与Sasobit能在同一温度下达到基本相同的降o市120125130135黏效果。温度/C(2)OCAA与Sasobit对沥青常规性能的影响程图30CAA 与Sasobit温拌SBS改性沥青黏温曲线度和方向基本- -致,0CAA不仅能够显著提高SBS3.2.2常规性能改性沥青高温稳定性,更能大幅度改善其低温稳表5是OCAA温拌剂与Sasobit温拌SBS改性沥定性。青后的沥青三大常规性能指标。从表5可知, Sasobit尽管OCAA温拌改性沥青的掺量大于Sasobit,温拌剂不仅大幅度提高了SBS改性沥青的高温稳定但较Sasobit,OCAA成本降低5 000 - 3000 RMB/t.性能,还一定程度改善了其低温性能。这是因为经因此,可见,OCAA温拌剂不仅从技术上打破国外的Sasobit改性的SBS改性沥青软化点明显提高,且延度垄断,并且经济成本更具竞争性。也小幅度变大。参考文献:表5 SBS 改性沥青三大指标[1] Brian D Prowell, The International Technology Scanning软化点针入度延度Program Warm Mix Asphalt Scan Summary Report[R].项目/5 C/25 C,0.1 mm| /5 C,0.1 cm .Washington DC: Federal Highway Administration, US De-SBS改性沥青77. 4553. 6027. 28partment of Transportation, 2007.Sasob温拌沥青90. 4045. 2029. 55[2] Advisory Note 17, Australian Asphalt Pavement Associa-OCA温拌沥青81. 3560. 2738.73tion (AAPA). Warm mix asphalt-a state of the art re-SBS改性沥青经OCAA温拌后,软化点也变大，[3] Sasol Wax Americas Ine. Sasobit in Warm Mix Asphalt针人度和延度显著增大,这说明OCAA对改性沥青的Application 9 Years of Global Successes. World of Asphalt低温性能影响更为显著。不过从整体上看,OCAA与Conference March 14, 2006:8-16.中国煤化工MHCNMHGNo42011上海公跪53.